Monitorace fluidothoraxu pomocí UWB radaru

Abstract

Cílem této bakalářské práce byl návrh systému pro monitoraci tekutiny v pleurálním prostoru za pomocí UWB radaru na frekvenčním pásmu 1-6 GHz. Za tímto účelem se provedly simulace v numerickém simulátoru pro studie proveditelnosti pro čtrnáct případů detekce pozice výpotku a dvanáct případů pro detekci šířky výpotků. Dále se provedla simulace na anatomickém modelu DUKE pro devět případů šířky výpotků. Na anatomickém modelu DUKE se také provedla simulace s použitím více antén tak, že byla signálem pokrytá celá zobrazovaná plocha. Pro porovnání výsledků získaných ze simulací proběhlo experimentální měření pro tři případy šířek výpotků na vlastním navrhnutém a vyrobeném modelu na základě anatomického modelu DUKE, ve kterém se dále použily vyrobené antény a předpřipravené tekuté fantomy plic a těla. Výsledky z proběhlých simulací a z experimentálního měření byly průběžně analyzovány pomocí navrženého algoritmu, a výsledky experimentálního měření a simulací na anatomickém modelu DUKE se porovnaly. Na základě těchto porovnaných výsledků lze konstatovat, že metoda využívající UWB radar je k detekci a monitoraci plicních výpotků použitelná.

The aim of this bachelor thesis was to design a system for monitoring fluid in the pleural space using UWB radar in the frequency band 1-6 GHz. For this purpose, simulations were performed in a numerical simulator for feasibility studies for fourteen cases for effusion position detection and twelve cases for effusion width detection. Furthermore, simulations were performed on the DUKE anatomical model for nine cases of effusion width. A simulation was also performed on the DUKE anatomical model using multiple antennas such that the entire imaging area was covered by the signal. In order to compare the results obtained from the simulations, experimental measurements were performed for three cases of effusion widths on a custom designed and fabricated model based on the DUKE anatomical model, in which the fabricated antennas and pre-fabricated liquid phantoms of the lung and body were further used. The results from the simulations and experimental measurements were continuously analyzed using the proposed algorithm, and the results of the experimental measurements and simulations on the DUKE anatomical model were compared. Based on these compared results, it can be concluded that the method using UWB radar is applicable to detect and monitor pulmonary effusions.